地震盲反褶积综述

从动态系统角度对地震勘探中盲反褶的有关问题进行分析,将线性与非线形地震盲反褶积纳入盲系统辨识的统一框架．综述了几种重要地震盲反褶积方法的原理与效果．指明起源于瞬时混合盲反褶积(或盲源分离)的独立分量分析(ICA)方法在解决一般化地震盲反褶积问题上的重要应用前景,并给出两种可能的解决方案．     

预条件共轭梯度反褶积的改进及其应用

预条件共轭梯度反褶积方法是结合盲反褶积的实现,运用基于Krylov子空间上优化的预条件共轭梯度法,完成反射系数的反演.用该方法处理地震资料时可提高资料频率,展宽有效频率宽度.但由于地震数据对不同频带的信噪比有差异,若直接运用该反褶积处理常伴随分辨率提高的同时出现信噪比显著降低的现象.对于此,本文采取如下方法的改进措施：①在时间域上,当地震数据的振幅较大时,对应的反褶积数据的振幅取值与原地震数据的振幅相等;②在频率域上,当地震数据的频谱幅值大于一定阀值时,对应的反褶积数据的频谱取做原地震数据的频谱.由本文所给的数值算例可以看出,此两项改进方法可取得较好的实用效果.     

井间地震资料测井约束层析成像

利用井间地震资料进行层析成像,由于受观测角的限制,其成像过程具有很强的不稳定性。为了提高成像过程的稳定性,本文将测井资料引入到反演过程中,利用测井资料约束井间地震反演成像过程。采用假设模型进行数值模拟和反演实验,并与无约束反演方法进行对比实验,多种反演结果对比表明,测井约束反演方法改善了层析成像过程的稳定性,提高了成像结果的精度。     

预条件共轭梯度反褶积及其应用

预条件共轭梯度反褶积方法是结合稀疏反褶积的实现,运用优化的预条件共轭梯度法,完成反射系数的反演。用该方法处理地震资料时可提高资料频率,展宽有效频率宽度。但由于地震信号具有时变性,因此本文将该反褶积过程中的子波用多尺度时变子波代替。由数值算例可以看出,该方法可取得较好的实用效果。     

基于PSO的地震盲反褶积方法

本文基于地层反射系数非高斯的统计特性,在反褶积输出单位方差约束下,将反褶积输出的负熵表示为非多项式函数,作为盲反褶积的目标函数,然后采用粒子群算法优化目标函数寻找最佳反褶积算子,实现地震信号的盲反褶积.数值模拟和实际资料处理结果表明,与传统反褶积方法相比,本文方法同时适应于最小相位子波及混合相位子波的反褶积,能够更好地从地震数据中估计反射系数,有效拓宽地震资料的频谱,得到高分辨率的地震资料.     

稀疏约束反褶积方法实验分析与应用研究(英文)

稀疏条件约束下的反褶积方法突破了地震资料有效频带的限制,能够获得较常规反褶积方法更高的分辨率。但这类反褶积方法存在较强的多解性,且对于弱反射有压制作用。柯西约束、修正柯西约束和Huber约束是稀疏反褶积方法常用的约束准则,本文利用模型数据对不同约束准则条件下稀疏约束反褶积恢复反射系数和保护弱反射的能力进行了实验分析。实验结果表明,稀疏约束反褶积的效果取决于约束准则与反射系数概率分布特征的一致程度,修正柯西约束较其它约束准则能够更好地保护弱反射信号。在模型实验的基础上,利用测井数据对碎屑岩地层和碳酸盐岩地层的反射系数概率分布特征进行了统计分析,采用修正柯西约束反褶积方法对实际地震资料进行了实验处理,较大幅度地提高了地震数据分辨率。     

基于广义高斯分布的地震盲反褶积方法研究

Bussgang算法是针对褶积盲源分离问题提出的,本文将其用于地震盲反褶积处理.由于广义高斯概率密度函数具有逼近任意概率密度函数的能力,从反射系数序列的统计特征出发,引入广义高斯分布来体现反射系数序列超高斯分布特征.依据反射系数序列的统计特征和Bussgang算法原理,建立以Kullback-Leibler距离为非高斯性度量的目标函数,并导出算法中涉及到的无记忆非线性函数,最终实现了地震盲反褶积.模型试算和实际资料处理结果表明,该方法能较好地适应非最小相位系统,能够同时实现地震子波和反射系数估计,有效地提高地震资料分辨率.     

预条件共轭梯度法在地震数据重建方法中的应用

基于最小平方的Fourier地震数据重建方法最终转化为求解一个线性方程组, 其系数矩阵是Toeplitz矩阵,可以用共轭梯度法求解该线性方程组.共轭梯度法的迭代次数受系数矩阵病态程度的影响,地震数据的非规则采样程度越高,所形成的系数矩阵病态程度越高,就越难收敛和得到合理的计算结果.本文研究了基于Toeplitz矩阵的不同预条件的构造方法,以及对共轭梯度法收敛性的影响.通过预条件的使用,加快了共轭梯度法的迭代速度, 改进了共轭梯度算法的收敛性,提高了计算的效率.数值算例和实际地震数据重建试验证明了预条件共轭梯度法对计算效率有很大的提高.     

同态反褶积技术在消除浅层效应中的应用

同态反褶积技术可把时间域中褶积组合的信号转换成倒频(quefrency)域中的求和信号,因而在信号分离方面得到了广泛的运用。笔者利用该方法消除地震记录中的浅层效应。文中对该方法经常遇到的三个问题,即相位模糊问题,信号的有限带宽问题及混合相位问题进行了讨论。这些问题可分别通过“自适应数值积分法”,频率变换及信号指数加权得到解决。     

基于带状混合矩阵ICA实现地震盲反褶积

基于对地震反褶积本质上是一个盲过程的认识,引入高阶统计学盲源分离技术——独立分量分析（ICA）实现地震盲反褶积.在无噪声假设条件下,利用地震记录时间延迟矩阵和地震子波带状褶积矩阵,将地震褶积模型转化为一般线性混合ICA模型,采用FastICA算法,将带状性质作为先验信息,实现所谓带状ICA算法（B\|ICA）,得到个数与子波算子长度相等的多个估计反射系数序列和估计子波序列,最后利用褶积模型提供的附加信息从中优选出最佳的反射系数序列及相应的地震子波.模型数据和实际二维地震道数值算例表明：对于统计性反褶积,在不对反射系数作高斯白噪假设,不对子波作最小相位假设的所谓“全盲”条件下,基于ICA方法（反射系数非高斯分布,地震子波非最小相位）可以较好解决地震盲反褶积问题,是基于二阶统计特性的地震信号统计性反褶积方法的提升,具有可行性和应用前景.     

反卷积在人工震源数据处理中的应用

震源到接收台站之间的地层响应函数能够反映地下介质信息。对地震波传播过程中的卷积模型进行推导:记录信号是众多震源子波经过时移加权叠加的结果;通过反卷积方法可去除震源子波信息,提取震源到接收台站之间的地层响应函数;地层响应函数中第一个突跳值对应的时间即为P波走时。在河北赤城—张北地区进行人工震源实验,通过反卷积计算得到该地区地层响应函数剖面图,得出P波波速约6 km/s。利用人工震源系统还可以对地下介质波速变化进行长期动态监测,对地震预测具有一定意义。     

地震子波处理的二步法反褶积方法研究

针对玛湖斜坡区三块三维地震资料和赛汉塔拉凹陷二块三维地震资料连片处理中的特点,结合地质任务和处理目标要求,提出了地震数据连片处理中的地震子波处理的方法.该方法主要体现了两次反褶积,一次是采用地表一致性反褶积,将不同震源的频带拓宽到一个标准上;再一次采用相位校正反褶积,将不同震源的数据校正到相同相位上.为了保证提取的相位校正反褶积算子稳定,采用叠后地震道提取（主要考虑到叠后地震道信噪比高,算子稳定性强）,然后将该算子应用到叠前地震道,进行相位校正.     

Blind deconvolution methodology for site-response evaluation exclusively from ground-surface seismic recordings

A novel blind deconvolution methodology for identification of the local site characteristics based on two seismograms recorded on the free surface of a sediment site is presented. The approach does not require recordings at depth nor at a nearby rock outcrop, and eliminates the need for any prior parameterization of source and site characteristics. It considers that the surface recordings are the result of the convolution of the ‘input motion at depth' with transfer functions (channels) representing the characteristics of the transmission path of the waves from the input location to each recording station. The input motion at depth is considered to be the common component in the seismograms (same input in a statistical sense). The channel characteristics are considered to be the part in the seismograms that is non-common, since the travel path of the waves from the input motion location at depth to each recording station is different, due to spatially variable site effects. By means of blind deconvolution, the algorithm eliminates what is common in the seismograms, namely the input motion at depth, and retains what is different, namely the transfer functions of the site from the input location to each recording station. It estimates the site response in both frequency and time domains, and identifies the duration of the site's transfer functions. The methodology is applied herein to synthetic data at realistic sites for performance validation. The blindly estimated results are in almost perfect agreement with the actual site characteristics, indicating that the approach is a promising new tool for seismic site-response identification from recorded data.     

高分辨率Radon变换方法及其在地震信号处理中的应用

Radon变换方法在地震资料处理中广泛采用,在地震同相轴识别和估计方面具有良好效果．无论是倾斜叠加,还是广义Radon变换方法,一般采用最小二乘反演方法实现．目前,在提高反演算法的效率和分辨率方面仍值得研究．本文从倾斜叠加的定义出发,阐明Radon变换分辨率问题的来源和解决办法．采用最小二乘反演方法研究高分辨率抛物线Radon变换和双曲Radon变换时,给出稀疏约束预条件共轭梯度法求解的高分辨率Radon变换的实现方法,同阻尼最小二乘方法相比,分辨率和精度明显提高,文中给出了模型算例．根据有效波和多次波NMO后剩余时差不同,采用高分辨率抛物线和双曲Radon变换可以压制多次波,分别给出了方法原理,最后给出应用实例．研究表明,稀疏约束预条件共轭梯度法可以有效实现高分辨率Radon变换;数值算例表明,算法计算效率和精度较高,可以更好地实现多次波压制．     

地震台阵及其数据处理方法

介绍了地震台阵的基础知识和地震台阵的发展状况，同时阐述了地震台阵数据处理方法及国内外研究概况。